本发明专利技术公开了一种高温低氧环境制备用于无机改性速生材的改性剂，属于木材改性领域，其制备方法为混合正硅酸四乙酯、硅烷偶联剂、乙醇，发生原位聚合反应生成氢氧化铝、氢氧化镁等纳米无机化合物，利用纳米二氧化硅减少硅醇基的量，降低了吸水量，加之膨润土、水、水性树脂、纳米纤维素、纳米银的引入，在热作用下浸渍物与木材组分发生交联聚合反应，进而聚合、固化，与木材与结构形成一种网状结构，提升了物理学强度及尺寸稳定性等特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高温低氧环境制备用于无机改性速生材的改性剂及其制备方法，属于木材改性领域。
技术介绍
无机改性速生材是指在不改变木材原有优良性能的前提下，经由木材细胞壁组成成分与无机改性剂之间发生原位聚合反应，并进一步形成化学键，得到性能优良的改性木。由于目前世界各国为保护地球环境儿减少对原始森林的砍伐，限制了天然林的大规模开采使用，又加之速生林性能低劣，所以高效地生产性能优良的改性木材成为未来我国以及世界范围内木材加工行业研究的问题。改性木通过对木材内部填充无机改性剂，结合高温低氧环境处理技术和无机改性技术，来改变木材的理化性质，克服了人工杨木速生林密度低，强度差，材质松软，干燥极易皱缩变形等缺陷，减少因外界环境条件的侵蚀而受到的破坏，在降低速生材吸湿性的同时，提高速生材的密实化、耐腐性和阻燃性，并且赋予木材一些新的功能，增加木材的附加值。近年来，国内外专家学者在速生材无机改性技术方面进行了大量的，系统化的研究工作，但是由于实验室内的试件尺寸不够大，缺少高效的浸渍设备，所依赖的化学物质面临二次污染等问题的存在，严重制约了速生材无机改性技术的发展。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种高温低氧环境处理技术与无机改性技术相结合的制备方法，混合正硅酸四乙酯、硅烷偶联剂、乙醇，发生原位聚合反应生成氢氧化铝、氢氧化镁等纳米无机化合物，利用纳米二氧化硅减少硅醇基的量，降低了吸水量，加之膨润土、水、水性树脂、纳米纤维素、纳米银的引入，在热作用下浸渍物与木材组分发生交联聚合反应，进而聚合、固化，与木材与结构形成一种网状结构，提升了物理学强度及尺寸稳定性等特性，以解决上述现有技术中存在的不足。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的技术解决方案：一种高温低氧环境制备无机改性速生材改性剂，由以下重量份的原材料制成：20～40份的正硅酸四乙酯，1～10份的硅烷偶联剂，20～40份的乙醇，10～50份的膨润土，1～5份的水，5～30份的水性树脂，0.1～3份的纳米纤维素，0.1～3份的纳米银，0.1～5份的纳米二氧化硅。一种高温低氧环境制备无机改性速生材的制备方法，包括以下步骤：(一)、将正硅酸四乙酯、乙醇、硅烷偶联剂混合，其中正硅酸四乙酯重量份数控制在15～40份，乙醇重量份数控制在10～30份，硅烷偶联剂重量份数控制在15～40份；(二)、向上述体系中依次加入膨润土、水、水性树脂、纳米纤维素、纳米银、纳米二氧化硅，其中膨润土重量份数控制在10～50份，水重量份数控制在1～5份，水性树脂重量份数控制在5～30份，纳米纤维素重量份数控制在0.1～3份，纳米银重量份数控制在0.1～3份，纳米二氧化硅重量份数控制在0.1～5份；(三)、搅拌30min；(四)、反应结束后，所得产物即为所述高温低氧环境制备可用于无机改性速生材的改性剂。本专利技术的优点：通过混合正硅酸四乙酯、硅烷偶联剂、乙醇浸渍木材，并在实验中引入水性树脂、水、纳米银、纳米二氧化硅、纳米纤维素等物质，在高温低氧环境下引发浸渍物与木材组成成分发生交联聚合反应，在原位聚合生成的氢氧化铝、氢氧化镁等纳米无机化合物沉积，并填充在木材的孔隙结构中，从而提高了木材的物理学性能，得到改性木材。硅烷偶联的良好水溶性，试剂混合注入木材内，加入水性树脂与水溶合，利用乙醇与硅烷偶联剂良好的水溶性，正硅酸四乙酯发生水解、聚合反应，生成二氧化硅，硅烷偶联剂使木材组分与二氧化硅间产生共价键，连接程度增大，界面结合力更强，结合形成的木材/二氧化硅无机复合物，提高了木材的力学强度。再加上本专利技术中的辅助组份纳米纤维素具有增强基体与界面结合的功能，阻止缺
陷与裂纹的产生和延伸。纳米银作为高活性催化剂，加速交联聚合反应的进行，纳米银还具有抑制和杀虫作用，纳米银本身是一种具有长效性和耐候性的抗菌剂，提高了改性速胜材的抗白蚁性。同时加入的纳米二氧化硅在分散于材料中，提高了改性木材的硬度和强度。简单的说，本专利技术是利用木材处理剂与木材组分(纤维素，半纤维素、木素等)中的活性反应基团发生了交联聚合反应，聚合产物沉淀并填充在细胞壁/细胞间隙甚至细胞腔内，提高材料密度。加之水性树脂、水、纳米银、纳米二氧化硅、纳米纤维素的引入，减少木材组分中大量的亲水基团(羟基)，降低速生材吸湿性的同时，并提高了速生材的密实化、耐腐性和阻燃性。另外本专利技术还根据制备方法的特点，除了对各配方组分进行设定，还要求使用催化剂进行原位聚合反应，提出了相应的工艺流程与技术参数，以此来有效控制高温低氧环境制备用于无机改性速生材的性能。附图说明图1为本专利技术所述速生材无机改性增值利用关键技术研究的方法流程图。具体实施方式结合以下具体实例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。一种改性速生材改性剂，包括由以下重量份制成：20～40份的正硅酸四乙酯，1～10份的硅烷偶联剂，20～40份的乙醇，10～50份的膨润土，1～5份的水，5～30份的水性树脂，0.1～3份的纳米纤维素，0.1～3份的纳米银，0.1～5份的纳米二氧化硅。加入硅烷偶联剂能提高木材和改性剂的粘接强度、并增强木材的耐水、耐气候等性能。硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题，用于高温低氧环境制备无机改性速生材的改性剂时，能有效改善界面结合程度。纳米银作为催化剂，粒径小、比表面积大、表面活性高、催化效率高，用于高温低氧环境制备用于无机改性速生材时，可以有效地加速反应进行。纳米二氧化硅，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料，具有抗老化性和耐化学性，将纳米二氧化硅分散在材料中，可以提高材料的硬度、强度。所述的高温低氧环境制备用于无机改性速生材的改性剂，包括由以下重量份制成：21～38份的正硅酸四乙酯，2～10份的硅烷偶联剂，22～38份的乙醇，12～45份的膨润土，2～5份的水，6～25份的水性树脂，0.5～2份的纳米纤维素，0.5～2份的纳米银，0.5～4份的纳米二氧化硅。所述的高温低氧环境制备用于无机改性速生材的改性剂，由以下
重量份制成：23～35份的正硅酸四乙酯，3～8份的硅烷偶联剂，23～35份的乙醇，15～38份的膨润土，2～4份的水，7～20份的水性树脂，1～1.5份的纳米纤维素，1～1.5份的纳米银，1～3份的纳米二氧化硅。如图1所示，一种高温低氧环境制备用于无机改性速生材改性剂的制备方法，包括以下步骤：(一)、将正硅酸四乙酯、乙醇、硅烷偶联剂混合，其中正硅酸四乙酯重量份数控制在15～40份，乙醇重量份数控制在10～30份，硅烷偶联剂重量份数控制在15～40份；(二)、向上述体系中依次加入膨润土、水、水性树脂、纳米纤维素、纳米银、纳米二氧化硅，其中膨润土重量份数控制在10～50份，水重量份数控制在1～5份，水性树脂重量份数控制在5～30份，纳米纤维素重量份数控制在0.1～3份，纳米银重量份数控制在0.1～3份，纳米二氧化硅重量份数控制在0.1～5份；(三)、搅拌30min；(四)、反应结束后，所得产物即为所述高温低氧环境制备可用于无机改性速生材的改性剂。本专利技术由于首先通过正硅酸四乙酯与硅烷偶联剂与乙醇混合，所得溶液具有增强硬度，结合速生材界面等优异特点。加入膨润土能在速生材表面覆盖一层阻燃本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高温低氧环境制备用于无机改性速生材的改性剂，其特征在于，由以下重量份的原材料制成：20～40份的正硅酸四乙酯，1～10份的硅烷偶联剂，20～40份的乙醇，10～50份的膨润土，1～5份的水，5～30份的水性树脂，0.1～3份的纳米纤维素，0.1～3份的纳米银，0.1～5份的纳米二氧化硅。
【技术特征摘要】
1.一种高温低氧环境制备用于无机改性速生材的改性剂，其特征在于，由以下重量份的原材料制成：20～40份的正硅酸四乙酯，1～10份的硅烷偶联剂，20～40份的乙醇，10～50份的膨润土，1～5份的水，5～30份的水性树脂，0.1～3份的纳米纤维素，0.1～3份的纳米银，0.1～5份的纳米二氧化硅。2.根据权利要求1所述的一种高温低氧环境制备用于无机改性速生材的改性剂，其特征在于，由以下重量份制成：21～38份的正硅酸四乙酯，2～10份的硅烷偶联剂，22～38份的乙醇，12～45份的膨润土，2～5份的水，6～25份的水性树脂，0.5～2份的纳米纤维素，0.5～2份的纳米银，0.5～4份的纳米二氧化硅。3.根据权利要求1所述的一种高温低氧环境制备用于无机改性速生材的改性剂，其特征在于，由以下重量份制成：23～35份的正硅酸四乙酯，3～8份的硅烷偶联剂，23～35份的乙醇，15～38份的膨润土，2～4份的水，7～20份的水性树脂，1～1.5份的纳米纤维素，1～1.5份的纳米银，1～3份的纳米二氧化硅。4.根据权利要求1或2或3所述的一种高温...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫小星，袁也苹，蔡云婷，徐伟，吴智慧，过斌，王杰，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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